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摘要: 用高模數(shù)硅酸鉀溶液、鋅粉及功能填料制備了水性無(wú)機(jī)富鋅涂料，研究了水性無(wú)機(jī)富鋅涂料性能特點(diǎn)，并與環(huán)氧富鋅涂料進(jìn)行了性能對(duì)比，闡述了水性無(wú)機(jī)富鋅涂料在重防腐領(lǐng)域的應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞: 高模數(shù)硅酸鉀； 重防腐； 水性無(wú)機(jī)富鋅
0 引言
２０世紀(jì)70年代初，美國(guó)國(guó)家航空-太空總署（NASA）研究解決了高模數(shù)硅酸鉀的穩(wěn)定性問(wèn)題，后來(lái)商品化名為IC 531，即以模數(shù)為5.3的硅酸鉀水溶液作為基料的水性無(wú)機(jī)鋅涂料，也稱水基硅酸鋅涂料。
水性無(wú)機(jī)富鋅涂料安全性好、附著力優(yōu)、耐候、防腐蝕、耐熱、耐溶劑、切割焊接性能好、導(dǎo)電性好、自修復(fù)性好，是在惡劣的重腐蝕環(huán)境下用于鋼結(jié)構(gòu)件的最佳涂料之一，自誕生以來(lái)，愈來(lái)愈受到各國(guó)涂料行業(yè)的重視，廣泛應(yīng)用于大型工程防腐蝕配套底漆[1-3]。
本試驗(yàn)用高模數(shù)硅酸鉀溶液、鋅粉及功能填料制備了水性無(wú)機(jī)富鋅涂料，研究了水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的性能特點(diǎn)，并與環(huán)氧富鋅涂料進(jìn)行了性能對(duì)比，闡述了水性無(wú)機(jī)富鋅涂料產(chǎn)品在重防腐領(lǐng)域的應(yīng)用情況。
１ 試驗(yàn)部分
１.1 原材料
1.2 水性無(wú)機(jī)富鋅涂料制備
把鋅粉和功能性填料作為甲組分，高模數(shù)硅酸鉀溶液作為乙組分，甲、乙組分按比例混合均勻后，噴涂于經(jīng)過(guò)噴砂處理至Sa 2.5級(jí)的鋼板上。
１.3 水性無(wú)機(jī)富鋅涂料測(cè)試
漆膜性能的測(cè)試按照HG/T 3668—2009《富鋅底漆》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求進(jìn)行。
制備的水性無(wú)機(jī)富鋅涂料各種性能優(yōu)異，符合HG/T 3668—2009標(biāo)準(zhǔn)要求，尤其是耐鹽霧性能達(dá)到5 000 h，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)要求。
２ 結(jié)果與討論
２.1 水性無(wú)機(jī)富鋅涂料防腐蝕原理
水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的防腐蝕原理主要是利用金屬的電位差。由于鋅的標(biāo)準(zhǔn)電位比鋼鐵低，當(dāng)涂料涂到金屬表面時(shí)，鋅粉顆粒之間、底材鋼板與鋅粉之間都保持金屬的直接接觸， 形成了一層致密的絡(luò)合結(jié)構(gòu)，提高了導(dǎo)電性能。在此狀態(tài)下，如果水分侵入涂膜，就形成了一個(gè)由鋅粉和底材鋼板組成的原電池，鋅粉作為原電池的負(fù)極失去電子形成鋅離子，鋼鐵作為正極得到電子而獲得保護(hù)。另外，電解出來(lái)的鋅離子與腐蝕介質(zhì)中的陰離子結(jié)合形成氧化鋅、氫氧化鋅、堿式碳酸鋅、堿式氯化鋅、硫酸鋅等產(chǎn)物, 這些腐蝕產(chǎn)物逐漸積附在鋅粉間的空隙和鋼鐵的表面，從而起到隔離的作用。因此，水性硅酸鋅涂料具有雙重的防腐蝕作用。
２.2 水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的配套性
為了更好地發(fā)揮水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的防腐性能，就需要與其他面漆配套使用。由于無(wú)機(jī)富鋅底漆中金屬鋅的腐蝕產(chǎn)物呈弱堿性，因此要求配套的面漆漆基應(yīng)有一定的耐堿性，水性無(wú)機(jī)富鋅涂料可與各類面漆（如聚氨酯漆、環(huán)氧漆、乙烯類漆）配套。試驗(yàn)證明，以環(huán)氧聚酰胺清漆作為水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的封閉層是較好的選擇，中間涂層選用云鐵環(huán)氧中間漆，面漆以聚氨酯、氟碳、硅氧烷等為最佳的配套。
２.3 水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的耐熱性
高模數(shù)硅酸鉀基料耐溫性能優(yōu)良，但由于鋅粉熔點(diǎn)為419.6 ℃，因此水性無(wú)機(jī)富鋅涂料能在400 ℃長(zhǎng)期使用。對(duì)水性無(wú)機(jī)富鋅涂料漆膜進(jìn)行了400 ℃、8 h耐熱試驗(yàn)后立即浸水，浸水后的漆膜性能見表3。
水性無(wú)機(jī)富鋅涂料漆膜經(jīng)耐熱性試驗(yàn)后，漆膜外觀正常，附著力下降，但仍能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，原因是高模數(shù)硅酸鉀溶液中的少量改性樹脂和助劑的耐熱性欠佳，導(dǎo)致附著力稍有下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了HG/T 3668—2009規(guī)定的3.00 MPa。但其仍然具有優(yōu)異的防腐蝕性能，耐鹽霧性能達(dá)到5 000 h。與水性無(wú)機(jī)富鋁面漆配套應(yīng)用于某工程耐熱管道的防腐體系，具有良好的耐熱性和防腐蝕性。
２.4 水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的導(dǎo)電性
水性無(wú)機(jī)富鋅漆膜中含有大量鋅粉，利用金屬電位差與鋼材形成原電池，故漆膜電阻率低，使靜電難以積累，因此涂層的導(dǎo)電性好，符合石油運(yùn)輸?shù)姆漓o電指標(biāo)。我公司的水性無(wú)機(jī)富鋅涂料與環(huán)氧防靜電面漆配套，成功應(yīng)用于多個(gè)大型石油儲(chǔ)罐內(nèi)壁的防靜電和防腐蝕。
２.5 水性無(wú)機(jī)富鋅涂料與環(huán)氧富鋅涂料的性能對(duì)比
分別用水性無(wú)機(jī)富鋅底漆、環(huán)氧富鋅涂料作為底漆，與環(huán)氧云鐵中間漆、丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆配套制板，樣板防腐蝕配套體系見表4。
樣板養(yǎng)護(hù)合格后，進(jìn)行耐介質(zhì)、耐鹽霧、耐候性能測(cè)試，結(jié)果見表5。
從表５可以看出，水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的防腐蝕性能優(yōu)于環(huán)氧富鋅涂料，尤其適用于大型工程、鋼結(jié)構(gòu)橋梁、海洋工程等重防腐領(lǐng)域。
本公司的水性無(wú)機(jī)富鋅涂料與環(huán)氧云鐵中間漆、丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆、氟碳面漆配套用于大型鋼結(jié)構(gòu)、鐵道橋梁、沿海風(fēng)力發(fā)電塔筒的防腐涂裝，具有良好的防腐蝕效果。
３ 結(jié)語(yǔ)
本試驗(yàn)用高模數(shù)硅酸鉀溶液、鋅粉及功能填料制備的水性無(wú)機(jī)富鋅涂料，與環(huán)氧富鋅涂料進(jìn)行性能對(duì)比，耐鹽霧性能遠(yuǎn)好于環(huán)氧富鋅涂料，在重防腐領(lǐng)域應(yīng)用效果良好。
